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本文讨论了一类带B-D反应项的捕食-食饵模型的平衡态问题,方程组的正解的存在性.其中Ω为Rn中的有界开区域,且边界充分光滑,其中λ,μ,c,d,m,κ为常数,a,b可能为函数。
对于捕食食饵模型而言,“功能反应项”是一个非常关键的因素,它表示食饵种群密度关于时间的变化率,它不仅受食饵本身密度的影响,还受捕食者密度的影响,而这里的带B-D反应项的捕食食饵模型既考虑到了捕食者内部的相互干扰,又避免了低密度问题引起的争议,较为合理地反映了捕食者与食饵之间的相互作用关系.郭改慧用极值原理和上下解方法得到了在第一边值条件下的带B-D反应项的捕食食饵模型的正平衡解的存在性,本文考虑该模型Neumann边界条件下正平衡解的存在性,此时表示生物区与外界没有能量交换,与实际情况更为符合,但这种情形下并不能保证最大值不在边界达到,在做先验估计时,所用到的极值原理有所不同.这里所用到的数学方法有:拓扑度理论,比较原理,分歧理论等。
本文主要分为两大部分:
第一部分讨论齐性情况,即a,b均为正常数的情况,用分歧理论讨论了正解的存在性得到了如下定理:
定理1若μ>λ,取λ=λN(bθ[μ]/1+κθ[μ])则(λ:0,θ[μ])为方程的分歧点,且在(λ;0,θ[μ])的邻域内方程存在正解。
第二部分讨论非齐性情况,即a,b至少有一个为连续函数,此时分为两章,第一章利用极值原理和拓扑度理论在b为非负连续函数的情况下,给出了正平衡解存在的充分条件,具体如下:
定理2设b(x)∈C(Ω),b=max{b}为捕食者消耗食饵的能量系数,若λ>b/κ,μ>c/m,则问题至少有一个非平凡的正解。
本文用拓扑度理论方法研究正平衡解的存在性,关键问题在于解的先验估计,所以第二章考虑a(x)退化时,即a(x)=0,x∈D;a(x)>0,x∈Ω\D时,利用边界爆破法给出了正平衡解的先验估计,如下:引理若an为C1(Ω)中一序列,且an→a,in C(Ω),an=0,in D,固定μ>λ1Dm,且λn∈[m′,M′]包含于(0,λ1D1),这里m′,M′为常数存在正常数C不依赖于n,使得问题(5.22)的解(un,νn)满足∣∣un∣∣∞+∣∣νn∣∣∞
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